城市雨水回收利用的必要性
城市雨水回收利用是解決或緩解我國城市發(fā)展過程中普遍面臨的水資源短缺、排水系統(tǒng)和河道防洪壓力增大、內澇積水等問題的重要措施之一,具有很強的必要性。
1、緩解水資源短缺,保障城市生態(tài)系統(tǒng)安全
近年我國水資源供需矛盾很嚴重,缺水城市達300多個,北方城市主要是水源型缺水,而南方城市主要是水質型缺水。
2、控制面源污染,削減水體污染物總量
目前點源污染已經得到了有效的控制,各種面源污染控制成為進一步提高環(huán)境質量,消減污染物總量的關鍵,其中分流制排水系統(tǒng)雨污混接現象嚴重,合流制排水系統(tǒng)雨天溢流已成為城區(qū)水體面源污染的主要原因之一。如果要實現對城市水體面源污染的控制,城市雨水的回收利用是必要的環(huán)節(jié)。

3、削減暴雨徑流量,減輕城市防洪壓力
亞熱帶海洋性季風氣候,全年雨水充足,但全年降雨并不均勻,尤其是每年汛期的降雨量約占全年降雨量的55%以上。中心城區(qū)排水管線設計多為雨污合流制,加之部分管線年久失修,極易發(fā)生城市內澇,造成巨大的經濟損失,如果僅靠擴大河道斷面滿足防洪要求,必然是大河道小流量,使用效率不高也不經濟,且市區(qū)和近郊區(qū)擴大河道斷面也十分困難。所以迫切需要采取合適的措施對雨水進行收集利用,延長雨水在地表的滯留時間,恢復城市生態(tài)系統(tǒng)自身的水循環(huán)能力,減輕城市防洪壓力。2011年6月23日北京暴雨導致內澇,造成城區(qū)大面積積水即給我們敲響了警鐘。
4、補充地下水源,保障城市的地質安全
地區(qū)的表層基本為粘土,土壤耐壓能力差,滲透系數小(接近零),地下水位不高,部分地區(qū)的水位小于1m。而與此同時建筑物密集,高層建筑眾多,道路面積不斷增加,由于土地利用的方式發(fā)生了改變,許多路面都成了不透水的硬地。為了保障地質安全,不能破壞原水量及水質平衡系統(tǒng),必須利用合理的措施保證一定量的雨水下滲,以補充地下水源,保持地下水水量和水質平衡,保證城市的地質安全。
初期雨水徑流棄流問題的探討
城市雨水的利用越來越受到人們的關注。研究表明,初期雨水徑流的水質較差。因此,對初期雨水徑流的處理與處置是雨水利用工程的技術關鍵。
目前對初期雨水徑流多采用棄流的處置方式,但由于初期雨水徑流水質受多種因素影響,對棄流量沒有統(tǒng)一的計算公式,棄流量的大小很難控制,并且對于年降雨量較少的地區(qū),如采用初期雨水棄流,則不但污染負荷較高的初雨難收集,并且也浪費了雨水資源。另外,對初期雨水徑流的水質監(jiān)測發(fā)現,其可生化性較差,主要污染物為SS和COD,且SS對COD的貢獻率較大。

為了管理、維護及運行的方便,并綜合慮處理規(guī)模與投資、運行費用等,建筑小區(qū)或校園區(qū)內的初期雨水徑流宜采用集中處理的方式。在以雷陣雨為主的地區(qū)的雨水利用工程中,若初期雨水徑流中的主要污染物為SS,且混凝對其去除效果較好,則慮不棄流,直接處理以強化混凝效果,這樣既能夠有效地利用雨水資源,又減少了棄流裝置的建設、維護及運行費用。
綜合慮對雨水徑流污染物的去除效果及混凝劑的經濟因素,PAC是處理雨水徑流較理想的混凝劑,其zui佳投量為20~35mg/L。初期雨水徑流不預沉直接進行混凝/沉淀處理的效果優(yōu)于預沉后再進行混凝/沉淀的,混凝/沉淀處理對初期雨水的濁度、COD的去除率較高,均可達90%以上。對于主要污染物為SS和COD的初期雨水徑流,在雨水利用工程中宜選擇初期雨水不棄流而直接進行混凝/沉淀處理后利用的方式。
新建住房必須有雨水回收系統(tǒng)
基于能帶來的多種益處,很多城市也在因地制宜地實踐著“海綿城市”的理念。而在實踐過程中,“蓄”是其中的重要一環(huán),也就是收集雨水。
于2012年提出的“可持續(xù)城市排水系統(tǒng)”(SuDS),就是如今英國“海綿城市”的主要實現形式。有專家介紹,與世界上其他類型“海綿城市”的實現方式相比,英國的SuDS特點在于注重“蓄、滯、滲”。在此背景下,建立家庭雨水回收系統(tǒng)成為英國zheng府力推的一項重要“蓄”的舉措。目前,zheng府已經把是否建立雨水回收系統(tǒng)、達到相當的可持續(xù)利用標準,納入到新建住房的評估體系當中,這將直接督促開發(fā)商行動起來,配合完善SuDS系統(tǒng)。
目前,在倫敦等大城市,許多家庭都在地下設有1000升以上的儲水罐,從屋頂收集的雨水經過過濾系統(tǒng),進入地下儲存。此外,倫敦的幾大水務公司也在倫敦周邊建立起30多個大型人工蓄水湖,幫助緩解泰晤士河的排水壓力。

與倫敦類似,日本早在2001年7月31日就制定了《東京都雨水滲透指針》。東京都把從屋頂經過落水管收集的雨水、降落在庭院、運動場、停車場等的雨水都作為推進向地下滲透的對象,除個別易造成滑坡的地帶外,通過建設透水性路面、雨水滲透側溝、透水池、地表建設綠地等促進雨水滲透,并對于施工方法和所用材料也都進行嚴格規(guī)定,目標是使每年降水量的80%(每小時10毫米左右的雨水)都能滲透到地下。
東京的很多大大小小的公園都設立了收集雨水的蓄水槽和促進雨水向地下滲透的滲透槽。下雨天,雨水流入地下的蓄水槽,晴天時用來澆灌花草。由于能夠儲存不少雨水,可以避免大量雨水一次性涌入下水道,導致下水道不堪重負而出現都市型洪水。而如果蓄水槽充滿,則雨水會溢到滲透槽中,然后滲入地下,從而涵養(yǎng)地下水源。